Lcd(一)显示原理

2023-11-18

一、LCD控制原理

S5PV210处理器中自带LCD控制器,控制LCD的显示,把 LCD 图像数据从一个位于系统内存的 video buffer 传送到一个外部的 LCD 驱动器接口。

类型

1、STN(超扭曲向列),它的特点是功耗低,但亮度不足,响应时间长;(1602那种类型的)
2、TFT(薄膜晶体管),它的特点是响应时间短,画面清晰,但功耗稍高,(自己实验用的应该是这个类型的,这个类型当作计算机液晶显示设备)。
3、LTPS(低温多晶硅),各方面性能优越,但技术要求高;

4、OLED(有机发光二极管),各方面性能优越,但技术要求高。

LCD驱动接口支持 3 种接口

  •    RGB 接口:((并行 24 位,串行 8 位)自己用的使这种)
  •   indirect-i80 接口
  •   UV 接口

SoC如何控制LCD显示原理

       LCD驱动器:LCD驱动器一般与LCD面板集成在一起,面板需要一定的模拟电信号来控制液晶分子,LCD驱动器芯片负责给面板提供控制液晶分子的模拟电信号,驱动器的控制信号(数字信号)来自于LCD控制器的提供的接口。

  LCD控制器:LCD控制器集成在SoC内部,它负责通过数字接口向外部的LCD驱动器提供要显示的像素数字信号。它必须按照一定的时序和LCD驱动器通信,LCD控制器受SoC控制,SoC会从内存中拿出像素数据给LCD控制器并最终传给LCD驱动器。

  显存:SoC在内存中选一段内存,用来存放颜色数据,然后通过配置将LCD控制器和这一段内存连接起来,构成一个映射关系,一旦这个关系建立以后,LCD控制器就会自动从显存中读取像素数据传给LCD驱动器,LCD驱动器会自动的控制每个像素点的液晶分子,以形成最终的图像,建立这个映射以后就不需要SoC在来参与任何行为了。

  总结一下:SoC控制LCD液晶显示的过程分为两个部分:

    (1) SoC的LCD控制器引出一定的引脚与LCD驱动器连接,按照标准设置一定的时序;

    (2) 把LCD要显示的像素信息放入内存中,在通过设置LCD控制器中的寄存器,与LCD控制器建立映射;之后过程就是LCD控制器芯片与驱动器芯片自动完成的事情了,整个LCD图像的显示过程就是这样。

S5PV210 的 LCD 控制器支持多种颜色格式,例如

  • RGB (1BPP 到 24BPP)
  • YCbCr 4:4:4 (只有本地总线)

1:显示屏跟内存的关系。

我们都买过显卡,知道买独立显卡的好,那么为什么独显好?
独显跟集显的区别又在哪里?
独显的特点:有独立内存
   可以独立复制内容(DMA控制器)
集显的特点:跟主板共用内存
   可以独立复制内容(DMA控制器)

2:屏幕为什么能显示?(集显)
1)在初始化的时候,在内存开辟的一片空间作为显存
2)将要显示的内容写到显存上
3)lcd控制器对显存进行读取,然后写入显示屏里。
A:DMA完成显示数据的传输,不需要CPU执行COPY函数
B:LCD控制器向显示屏提供时序信号、视频数据、.....

二、LCD显示原理

如果需要显示一满屏的数据,则数据的大小:800*480*24bits
1、帧同步信号:液晶屏的刷新频率、垂直同步信号的频率、场频率
       帧同步信号=  50Hz~70Hz,典型值:60Hz
2、行同步信号的频率:一帧中有多少行?
       行同步信号的频率 = ( 480 +回扫的行数(45) )* 帧同步信号的频率
3、像素时钟的频率:扫描像素点的频率
      像素时钟频率 = (800+一行中回扫的像素点(256))*行同步信号的频率

注意:
1、液晶屏的分频率越大,则VCLK的频率越高
2、VCLK的频率的最大上限:HCLK_DSYS=166MHz
3、思考:S5PV210最大可以接多大的液晶屏?
计算:
在800*480的LCD中,VCLK的频率值:
VCLK = (800+256)*(480+45)* 60Hz = 33.264MHz

三、LCD的描述参数(液晶屏的选型)

1、分辨率     行和列像素点的个数
2、尺寸        有效的显示区对角线的长度,单位英寸。
3、色位        一个像素点用多少位数据来描述----24bits
4、响应时间         刷新时间---->60Hz(16ms)
                            响应时间---->几ms
5、亮度        cd/m**2  --->高亮屏:600
                                          一般屏:250
6、对比度     白色的亮度/黑色的亮度。
 
7、寿命        单位:小时    5万小时
                    当液晶屏的亮度降低到出厂亮度的一半的时候,认为寿命到了。
 
8、可视角度      四个方向的可视角度是不对称的,一般有一个方向是比较差的

四、硬件的设计接口

1、S5PV210 LCD控制器的接口

看一下核心板原理图:LCD接线为24条VD数据输出线,用来传输RGB888 24位颜色数据,VCLK时钟线,HSYNC:水平同步信号线;VSYNC:垂直同步信号线,VDEN:数据使能线;

RGB接口信号
LCD_HSYNC:    行同步信号,表示一行数据的开始,LCD控制器在整个水平线(整行)数据移入LCD驱动器后,

                           插入一个LCD_HSYNC信号;  
LCD_VSYNC:    帧同步信号,表示一帧数据的开始,LCD控制器在一个完整帧显示完成后立即插入一个LCD_VSYNC信号,

                           开始新一帧的显示;VSYNC信号出现的频率表示一秒钟内能显示多少帧图像,称为“显示器的频率”
LCD_VCLK:       像素时钟信号,表示正在传输一个像素的数据;
LCD_VDEN:      数据使能信号;
LCD_VD[23:0]:  LCD像素数据输出端口

五、英寸液晶屏接口  

0xffff

1-11位是功能  剩下的每八位 分别是蓝绿红

八、LCD的驱动主要做什么?

1、根据液晶屏的特定参数来设置LCD控制器(接口、bpp、......)
2、设置液晶屏的同步信号的频率(VCLK、VSYNC、HSYNC.....)
3、设置液晶屏的时序参数(帧的回扫时间、行的回扫时间、同步信号的极性.....)
4、设置显存的位置和大小

九、LCD的时序图

1、LCD控制器的输出时序

(1)帧的传输过程
    1)VSYNC信号有效时,表示一帧数据的开始,   信号宽度为 (VSPW + 1)个HSYNC信号周期,即(VSPW + 1)个无效行;
    2)VSYNC信号脉冲之后,总共还要经过(VBPD + 1)个HSYNC信号周期,有效的行数据才出现; 所以,在VSYNC信号有效之后,还要经过(VSPW + 1  + VBPD + 1)个无效的行;

    3)随即发出(LINEVAL + 1)行的有效数据;       

    4)最后是(VFPD + 1)个无效的行; 

(2)行中像素数据的传输过程
         1)HSYNC信号有效时,表示一行数据的开始,信号宽度为(HSPW + 1)个VCLK信号周期,即(HSPW + 1)个无效像素;
         2)HSYNC信号脉冲之后,还要经过(HBPD + 1)个VCLK信号周期,有效的像素数据才出现;

         3)随后发出(HOZVAL + 1)个像素的有效数据;         

         4)最后是(HFPD + 1)个无效的像素;

(3)将VSYNC、HSYNC、VCLK等信号的时间参数设置好之后,并将帧内存的地址告诉LCD控制器,它即可自动地发起DMA传输从帧内存中得到图像数据,最终在上述信号的控制下出现在数据总线VD[23:0]上。用户只需要把要显示的图像数据写入帧内存中。

2、LCD液晶屏输入时序

十、相关寄存器

寄存器:DISPLAY_CONTROL 设置为10或11;RGB模式可行即可;

VIDCON0:Video Main Control 0 Register

bit28-26视频输出格式,设为RGB模式

bit18:设置RGB数据传输方式为并行还是串行,因为有24根数据线所以为并行;

bit2选择时钟源,选HCLK 连的是HCLC_DSYS 为166MHz

bit4:开启分频

bit13-6设置时钟大小,时钟频率要小于控制器的最大时钟,也要小于LCD驱动器的最大时钟。

bit0 bit1为使能控制信号都使能

VIDCON1寄存器 Video Main Control 1 Register

bit5 bit6设置HSYNCVSYNC极性,如果LCD的高低电平脉冲是相同的话,则Normal,如果极性相反则Invert。

VIDTCON0:设置时序,根据LCD数据手册中的时序来设置,结合“LCD控制器的输出时序

 

VIDTCON1

 

VIDTCON2

 

WINCON0寄存器

bit1:使能window0 

 

bit5-2选择RGB888模式 1011

bit15:设置输出顺序red green blue还是 blue green red  设置为1:BGR 设置为0:RGB

VIDOSD0A VIDOSD0B这两个寄存器是用来设置内存中window0大小

比如设置为LCD屏幕的尺寸(即左上坐标为(0, 0) 右下坐标为(799, 479))

VIDOSD0C也是设置内存中window0的大小

比如设置为LCD屏幕的尺寸=800*480

VIDW0xADD0Bx设置内存中window0的起始地址的

VIDW0xADD1Bx设置内存中window0的结束地址的

 

 SHODOWCON寄存器来设置虚拟windows显示的;

以下位可以分别设置哪个windows显示;

补充:看核心板、地板原理图相应引脚要设置为LCD的引脚模式,LCD背光要打开;

 

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